大家好，欢迎关注和星标钙钛矿学习与交流！文末扫码入群！
今天带来的是海南大学郭靖、郭锐团队开发了基于硫醇-烯点击光聚合的无溶剂封装材料TECP；该材料可在室温、UV 照射下<30s 快速固化，形成致密、疏水（水接触角 100.6°）、机械稳健且高光学透明的网络，无残留单体/溶剂释放；TECP封装后PSCs 的PCE几乎无损失（封装前 25.49% vs 封装后 25.41%），且展现卓越环境稳定性：在85% RH、65℃湿热老化 1100h 后保留 91.5% 初始效率，经-40~85℃ 250 次热循环后保留 94.0% 初始效率
研究背景：钙钛矿太阳能电池封传统封装技术存在显著缺陷。1、热压封装技术：需120-160℃高温（部分材料如PU、EVA、POE需140℃以上处理15-30min），虽能提升水汽/氧气阻隔性，但会破坏热敏感的钙钛矿层。2、常规 UV固化胶：虽可室温加工，但含丙酮、乙酸乙酯等溶剂（用于调节黏度），残留溶剂会溶解有机传输层与钙钛矿晶体；且丙烯酸类树脂固化时自由基浓度高、放热剧烈，易因氧气干扰导致固化不完全，加速钙钛矿离子迁移与性能衰减。
核心策略：无溶剂 TECP 封装材料
TECP（硫醇-烯共聚物）通过巯基功能化聚硅氧烷（MPS）与季戊四醇四丙烯酸酯（PET4A）的硫醇-烯点击光聚合制备，属于逐步增长聚合，区别于传统丙烯酸树脂的自由基链增长聚合。
1、致密疏水网络：物理阻隔水汽/氧气：TECP 通过硫醇-烯逐步增长聚合形成交联致密的聚硅氧烷网络，硅氧烷主链本身具有高疏水性（水接触角 100.6°），且网络无孔隙，能有效阻挡外界水汽（WVTR 仅 0.309g・m⁻²・day⁻¹）与氧气侵入钙钛矿层，避免钙钛矿因水解/氧化生成 PbI₂等降解产物；
2、低内应力与强黏附：抑制界面分层：TECP 未固化时对ITO基板接触角仅 13.0°（高润湿性），固化后剪切强度达 0.61MPa，能与 PSCs 各功能层（ITO、Ag 电极、C₆₀/BCP 层）形成紧密界面结合，避免热循环（-40~85℃）中因热膨胀系数差异产生内应力导致的界面分层；同时，逐步增长聚合无剧烈体积收缩，不会像 PET4A 那样因收缩产生微裂纹（SEM 观察到 PET4A 封装膜有裂纹）；3、化学惰性与低放热：保护钙钛矿晶体结构：TECP 无残留溶剂 / 单体，不会与钙钛矿（Cs₀.₀₅FA₀.₉₅PbI₃）发生化学反应；且固化放热低（37.8℃），不会导致钙钛矿晶体热分解或离子迁移加速（如N81 因放热高导致 PCE 从 25.07% 降至 22.22%），XRD证实 TECP 封装钙钛矿在 100℃热老化后仍保持原始晶体结构。
器件性能与稳定性：
1、器件结构与效率保留
结构：ITO/4PADCB/Cs₀.₀₅FA₀.₉₅PbI₃/C₆₀/BCP/Ag；
效率保留：封装前 PCE 为 25.49%，封装后 24h（氮气环境）PCE 为 25.41%，几乎无损失；而传统材料封装器件效率衰减明显（如 N81：25.07%→22.22%，UV 环氧：25.05%→21.18%）。
2、环境稳定性测试结果
湿热老化测试（85% RH、65℃）：TECP 封装器件 1100h 后保留 91.5% ；
热循环测试（-40~85℃）：250 次循环后，TECP 封装器件保留94.0% ；
操作稳定性测试（AM 1.5G 光照、55±5℃、20-30% RH）：1000h 后，TECP 封装器件稳定功率输出（SPO）保留 90.7%。
器件制备
1. ITO 基板预处理
清洗：取 1.1mm 玻璃 / ITO 基板（15Ω/sq，1.5cm×1.5cm），依次用洗涤剂、去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗，每步时长 20min；
干燥与活化：用氮气气流吹干基板，再经紫外臭氧处理 30min，完成后用于后续膜层沉积。
2. 空穴传输层制备
SAMs 层沉积：在氮气手套箱内，将4PADCB的乙醇溶液旋涂于 ITO 基板，3000r.p.m、30s，加速度 1000rpm・s⁻¹；旋涂后 100℃退火 10min，冷却至室温；
Al₂O₃-NPs 层沉积：取 20wt% Al₂O₃分散液（20μL/mL，溶剂为异丙醇），旋涂于 ITO/4PADCB 基板，参数为 5000rpm、30s，加速度 2500rpm・s⁻¹，用于优化钙钛矿前驱体铺展性。
3. 钙钛矿活性层制备
前驱体配制：制备 1.5M FAPbI₃前驱液，将 1.8mmol FAI、1.8mmol PbI₂溶解于 1mL DMF/DMSO 混合溶剂（800μL DMF+200μL DMSO），加入 15mol% MACl 和 2mol% PbI₂；60℃搅拌 1h 后，用 0.22μm 聚四氟乙烯膜过滤；
旋涂沉积：将前驱液旋涂于 ITO/4PADCB/Al₂O₃-NPs 基板，参数为 6000rpm、30s，加速度 2000rpm・s⁻¹；旋涂至 20s 时，向基板表面滴加 150μL 氯苯；
退火与表面修饰：旋涂后在空气环境中 120℃退火 20min，冷却至室温；取 1mg/mL F-PEAI 异丙醇溶液，旋涂于钙钛矿膜表面，参数为 4000rpm、30s，加速度 2000rpm・s⁻¹；旋涂后 100℃退火 5min（全程手套箱内控制温度 20-23℃，水 / 氧含量＜0.1ppm）。
4. 电子传输层与电极蒸发
将上述基板转移至蒸发系统，依次热蒸发沉积以下膜层：25nm C60（速率 0.3Å/s）、7nm BCP（速率 0.1Å/s）、100nm Ag（速率 1Å/s）；若用于长期稳定性测试，用原子层沉积（ALD）制备的 15-20nm SnO₂替代 BCP，并热蒸发 80nm Au（速率 0.5Å/s）。
5. 器件封装
封装材料配制：将 1.0g MPS、0.6g PET4A、50μL 光引发剂 1173 混合于玻璃瓶，搅拌 3min 后静置 3-5min，得到未固化TECP；
涂覆与固化：取 50μL 未固化 TECP，2000rpm 旋涂 30s 于盖板玻璃；将盖板玻璃对准 PSCs 器件覆盖，用 405nm 紫外光源照射 60s 完成固化，最终器件结构为 ITO/PSCs/TECP/ 盖板玻璃；
其他封装材料流程：丙烯酸树脂、PET4A、N81、UV 环氧的封装步骤与 TECP 一致，仅替换封装材料本身
图文速览
论文信息
用于钙钛矿太阳能电池无损封装的无溶剂硫醇-烯光聚合Solvent-Free Thiol-Ene Photopolymerization for Non-Destructive Encapsulation of Perovskite Solar Cells期刊：《Advanced Functional Materials》时间：2025年10月9日作者：Shangzhi Li, Yuheng Li, Le Wang, Long Luo, Yaoguang Rong, Haisheng Song, Jing Guo, Rui Guo, Xiong Li查看原文（点击底部阅读原文跳转）：https://doi.org/10.1002/adfm.202519377
优秀炒股配资门户提示：文章来自网络，不代表本站观点。
